(57)【要約】【課題】半導体レーザ装置の寿命を短くすることなく、動作初期時の動作電流の変動もなく、低い動作電流で安定的に動作させることができる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】第１導電型の第１のクラッド層３と、第１のクラッド層上の活性層４と、活性層上の第２導電型の第２のクラッド層５と、レーザ発光のために第２のクラッド層を介して活性層に電流注入を行うために形成されたリッジ状の電流注入領域１９とを有する半導体レーザ装置において、前記リッジ状の電流注入領域の両側に、前記電流注入領域近傍の前記第２のクラッド層に電流注入するための第１及び第２の電流注入部１７、１８がそれぞれ形成されてなる。【選択図】図１
2007258579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上の活性層と、
前記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層と、
レーザ発光のために前記第２のクラッド層を介して前記活性層に電流注入を行うために形成されたリッジ状の電流注入領域とを有する半導体レーザ装置において、
前記リッジ状の電流注入領域の両側に、前記電流注入領域近傍の前記第２のクラッド層に電流注入するための第１及び第２の電流注入部がそれぞれ形成されてなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載した半導体レーザ装置をエージングする方法において、前記第１の電流注入部と前記第２の電流注入部との間に所定電圧を印加すると共に、該所定電圧を半導体レーザ装置における逆方向降伏電圧よりも低い値とすることを特徴とする半導体レーザ装置のエージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置及びそのエージング方法に係り、詳しくは活性化率の低い例えばｐ型の半導体層を有する半導体レーザ装置及びそのエージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体レーザ装置には屈折率導波型やゲインガイド型などの種々の光の導波形態のものが知られているが、これらの半導体レーザ装置は高い光増幅率を得るために活性層へ効率的に電流注入を行うためのリッジ状の電流注入領域が形成されている（例えば特許文献１、２、３）。以下に従来の半導体レーザ装置の一例を示す。
【０００３】
図３は従来の半導体レーザ装置の構造とその製造工程を示す図である。図３（Ａ）に示すようにＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いた気相成長法によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−( ＡｌＸＧａ１−Ｘ)ｙ Ｉｎ１− ｙ Ｐクラッド層３、例えば３個の圧縮歪Ｇａｙ Ｉｎ１−ｙ Ｐを有する多重量子井戸層(ＭＱＷ)の両側を( Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ)ｙ Ｉｎ１−ｙ Ｐガイド層で挟んだ構造を有  するＭＱＷ活性層４、第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５、ｐ   − (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰエッチングストップ層６、第２ｐ− (ＡｌｘＧ    ａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙ Ｐクラッド層７、ｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャップ層８を順次成   長させる。ここでｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１の範囲にある任意の値をとるとする。またｎ型のドーパントにはＳｉを使用し、ｐ型のドーパントにはＺｎを使用している。
【０００４】
次いで図３（Ｂ）に示すように、ｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャップ層８上にＳｉ  Ｏ２ マスク９を成膜した後にフォトリソグラフィーにより電流注入領域にのみＳｉＯ２ マスクを残し、マスク外の第２ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッ   ド層７およびｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャップ層８をエッチング除去して、リッジ  ストライプ１０を形成する。
【０００５】
次いで図３（Ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ装置を用いた気相成長法によってＳｉＯ２ マスク外にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１１を選択成長し、ＳｉＯ２ マスク９を除去した後、再びＭＯＣＶＤ装置を用いた気相成長法によってｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２を成長する。その後ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２上には例えばＡｕＢｅ／Ａｕからなるｐ電極１３を形成してパターニングする。そして、ｎ−ＧａＡｓ基板１側を研磨することにより全体の厚みを所望の値に加工した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１側に例えばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ電極１４を形成し、約４００℃前後でアニールする。
【０００６】
次いで劈開加工により、図３（Ｄ）に示すようなレーザチップとしての半導体レーザ装置を完成させる。図示しないが、レーザ光を出力する側の出射面には例えばＡｌ２ Ｏ３ からなる保護膜が形成してあり、使用しない反対側の出射面には例えばＡｌ２ Ｏ３ とアモルファスＳｉとからなる保護膜が形成してある。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１８４１７５号公報
【特許文献２】特開平５−１８３１８９号公報
【特許文献３】特開２００２−９４１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のようにして形成された半導体レーザ装置は、一般的には、光ディスクの読み取り光源等として用いられ、光出力を一定に保った状態で使用される場合が多い。そして、このような半導体レーザ装置は環境温度の変化や自身の性能の変化により、光出力が変動してしまうので、これを防止して一定の光出力を得るために、この半導体レーザ装置においては、光出力をモニターしながら駆動電流を制御するフィードバック制御が行われる。このような駆動方法をＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）駆動と呼ぶ。
【０００９】
しかしながら、上述したような従来の半導体レーザ装置を高温環境下で上記したＡＰＣ駆動すると、駆動電流が減少する傾向が見られる。特に動作開始から１時間程度までの間の動作初期における変動が大きくなってしまう。これは電流注入によりリッジストライプ１０の近傍のｐクラッド層５におけるドーパントであるＺｎが活性化され、電気抵抗が低減し、且つ活性層４とｐクラッド層５のヘテロバリアが大きくなったことによると考えられる。
【００１０】
このように従来の半導体レーザ装置では、ｐクラッド層５におけるドーパントであるＺｎの活性化不足から動作初期時の動作電流の変動や動作安定後の動作電流自体が大きくなってしまう。半導体レーザ装置は環境温度が上がるほど動作電流が大きくなる性質を持ち、動作電流が大きくなるとジュール発熱による温度上昇を引き起こす。例えば車載用光ディスクの読み取りに使用される半導体レーザ装置などでは、使用される環境温度が非常に高いため、温度上昇と電流増加といった悪循環が起こり易く、電流増加がある限界点を超えるとレーザ装置が壊れてしまう。このような悪循環を引き起こさないためにも動作電流は小さい方が望ましく、例えば特許文献１では最初に半導体レーザ装置が故障しない程度の環境温度においてＡＰＣ駆動し、動作電流が下がってから徐々に環境温度を上げて行く、といった半導体レーザ装置のエージング方法が提案されている。
【００１１】
しかしながら、このようにエージングされた半導体レーザ装置では、エージング時に発光領域の活性層にも電流が注入されてしまうため、活性層の結晶劣化を引き起こして寿命を短くしてしまう、といった問題があった。
【００１２】
また特許文献２ではウエハプロセス中に熱アニールによってｐ型ドーパントを活性化させるといった方法が提案されている。
しかしながら、この方法では完全にｐ型ドーパントを活性化させることが難しく、通電中の動作電流の減少を完全に抑制することができず、例えば初期的に動作電流が大きくなってしまう、といった問題があった。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ装置の寿命を短くすることなく、動作初期時の動作電流の変動もなく、低い動作電流で安定的に動作させることができる半導体レーザ装置及びそのエージング方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、第１導電型の第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上の活性層と、前記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層と、レーザ発光のために前記第２のクラッド層を介して前記活性層に電流注入を行うために形成されたリッジ状の電流注入領域とを有する半導体レーザ装置において、前記リッジ状の電流注入領域の両側に、前記電流注入領域近傍の前記第２のクラッド層に電流注入するための第１及び第２の電流注入部がそれぞれ形成されてなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記半導体レーザ装置をエージングする方法において、前記第１の電流注入部と前記第２の電流注入部との間に所定電圧を印加すると共に、該所定電圧を半導体レーザ装置における逆方向降伏電圧よりも低い値とすることを特徴とする半導体レーザ装置のエージング方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る半導体レーザ装置及びそのエージング方法によれば、半導体レーザ装置の寿命を短くすることなく、動作初期時の動作電流の変動もなく、低い動作電流で安定的に動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る半導体レーザ装置及びそのエージング方法の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の半導体レーザ装置及びその製造過程の実施形態を示す図である。尚、図３に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して説明する。ここでは第１導電型としてｎ型を用い、第２導電型としてｐ型を用いる場合について説明するが、両導電型は逆の場合でもよい。
【００１８】
まず、図１（Ａ）に示すようにＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いた気相成長法によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ− (ＡｌｘＧ ａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３、例えば３個の圧縮歪Ｇａｙ Ｉｎ１−ｙ Ｐを有す  る多重量子井戸層(ＭＱＷ)の両側を(Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ)ｙ Ｉｎ１−ｙ Ｐガイド層で   挟んだ構造を有するＭＱＷ活性層４、第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰク   ラッド層５、ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰエッチングストップ層６、第２   ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層７、ｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャッ     プ層８を順次成長させる。ここでｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１の範囲にある任意の値をとるとする。またｎ型のドーパントにはＳｉを使用し、ｐ型のドーパントにはＺｎを使用している。
【００１９】
次いで図１（Ｂ）に示すように、ｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャップ層８上にＳｉ  Ｏ２ マスク９を成膜した後にフォトリソグラフィーにより発光部のリッジ状の電流注入領域とその両側に本発明の特徴とする第１及び第２の電流注入部用の電流注入領域をそれぞれ形成するためのＳｉＯ２ マスク９を残し、マスク外の第２ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層７およびｐ−ＧａｙＩｎ１−ｙＰキャ     ップ層８をエッチング除去して、リッジストライプ１０および第１の電流注入部用ストライプ１５、第２の電流注入部用ストライプ１６をそれぞれ形成する。
【００２０】
次いでＭＯＣＶＤ装置を用いた気相成長法によってＳｉＯ２ マスク９外にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１１を選択成長し、ＳｉＯ２ マスク９を除去した後、再びＭＯＣＶＤ装置を用いた気相成長法によってｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２を成長する。その後フォトリソグラフィーによりレジストマスクを形成して、図１（Ｃ）に示すようにｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２およびｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１１を部分的にエッチング除去する。これにより、中央部のリッジ状の電流注入領域１９の両側に、本発明の特徴とする第１の電流注入部１７及び第２の電流注入部１８をそれぞれストライプ状に形成する。そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２上には例えばＡｕＢｅ／Ａｕからなるｐ電極１３を形成しパターニングする。ｎ−ＧａＡｓ基板１側を研磨することにより全体の厚みを所望の値に加工した後、ｎ−ＧａＡｓ基板１側に例えばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ電極１４を形成する。その後、この構造体全体を約４００℃前後でアニールする。
【００２１】
この状態では、実際には、図１（Ｃ）に示す構造物が大きな基板１上に連続して形成されているので、次いで、これを劈開加工することにより、図１（Ｄ）に示すようなレーザチップとしての半導体レーザ装置２２を完成させる。図示しないが、レーザ光を出力する側の出射面には例えばＡｌ２ Ｏ３ からなる保護膜が形成してあり、使用しない反対側の出射面には例えばＡｌ２ Ｏ３ とアモルファスＳｉとからなる保護膜（反射膜）が形成してある。ここで、リッジ状の電流注入領域１９の直下に対応する活性層４の領域が発光部２３となる（図１（Ｄ）参照）。
【００２２】
＜エージング方法＞
次に、上述のようにして形成した半導体レーザ装置２２のエージング方法について説明する。ここでエージングとは、クラッド層におけるドーパント（キャリア）を活性化させることをいう。
上述のように形成した半導体レーザ装置２２において、２００℃の環境下で第１の電流注入部１７上のｐ電極１３と第２の電流注入部１８上のｐ電極１３をプロービングし、ｎ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３とＭＱＷ活性層   ４と第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５からなるＤＨ構造の逆   方向降伏電圧以下の電圧を第１の電流注入部１７上のｐ電極１３と第２の電流注入部１８上のｐ電極１３との間に１時間印加した。このときｎ− (ＡｌｘＧａ１− ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３とＭＱＷ活性層４と第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩ    ｎ１−ｙＰクラッド層５からなるＤＨ構造の逆方向降伏電圧以下に電圧を制限する ことにより、電流２４が主に第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層   ５に主に流れ込んで、ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５からＭＱ   Ｗ活性層４へ電流が流れ込むことがなくなり、この結果、通電によるＭＱＷ活性層４の劣化が発生せず、発光部２３の近傍の第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１− ｙＰクラッド層５のｐ型ドーパントを効率的に活性化することができる。
【００２３】
以上のようにエージングした半導体レーザ装置２２を、第１の電流注入部１７と第２の電流注入部１８と発光部２３へ電流を注入するリッジ状の電流注入領域１９に、それぞれ対応した大きさのはんだ領域を有するサブマウントに接着し、リッジ状の電流注入領域１９のみに電流が流れるように配線する。この半導体レーザ装置２２を高温環境下でＡＰＣ駆動した時の動作電流を図２に示す。図２中には、図３に示す従来の半導体レーザ装置についても同様にＡＰＣ動作した時の動作電流を比較のために示す。図２中において、Ａ群は従来の半導体レーザ装置の特性を示し、Ｂ群は本発明のレーザ装置の特性を示す。図２に示すように、Ａ群に示す従来のレーザ装置の場合は、駆動初期時の１時間程度の動作電流の変動が大きく、更に、動作電流の安定期になってもその動作電流は比較的大きくなっている。
【００２４】
これに対して、Ｂ群に示す本発明のレーザ装置の場合は、動作初期から動作電流の変動がほとんどなく、しかも、動作電流自体も小さくて、安定的に動作している。すなわち、動作電流のまた長時間にわたる変化も従来例に対して小さく寿命が長くなっていることもわかる。この結果から前記エージングによりｐクラッド層５におけるドーパントであるＺｎが活性化されていることが判る。以上より本実施例における半導体レーザ装置及びエージング方法を使用することで、寿命を短くすることなく動作電流の小さい半導体レーザ装置を実現できることが確認できた。
【００２５】
以上この発明の具体例に関して説明したが、この発明は前記実施例に限定されるものではない。例えばｐ型ドーパントの活性化し難い材料系の異なるＧａＮ系の半導体レーザ装置や、導波形態や製造方法の異なるゲインガイド型の半導体レーザ装置などにも応用可能である。
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、第１の電流注入部１７と第２の電流注入部１８との間に、ｎ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層３とＭＱＷ活性   層４と第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５からなるＤＨ構造の   逆方向降伏電圧以下の電圧を印加することにより、ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ  １−ｙＰクラッド層５からＭＱＷ活性層４へ電流が流れ込むことなく効率的に発光 部２３の近傍の第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層５のｐ型ドー   パントを活性化することができ、通電初期から動作電流の小さく、長寿命な半導体レーザ装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の半導体レーザ装置及びその製造過程の実施形態を示す図である。
【図２】半導体レーザ装置の動作電流の時間的推移を示すグラフである。
【図３】従来の半導体レーザ装置の構造とその製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−ＧａＡｓバッファ層、３…ｎ− (ＡｌｘＧａ１− ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層、４…ＭＱＷ活性層、５…第１ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)   ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層、６…ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰエッチングス     トップ層、７…第２ｐ− (ＡｌｘＧａ１−ｘ)ｙＩｎ１−ｙＰクラッド層、８…ｐ−Ｇ   ａｙＩｎ１−ｙＰキャップ層、９…ＳｉＯ２ マスク、１０…リッジストライプ、１  １…ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、１２…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１３…ｐ電極、１４…ｎ電極、１５…第１の電流注入部用ストライプ、１６…第２の電流注入部用ストライプ、１７…第１の電流注入部、１８…第２の電流注入部、１９…リッジ状の電流注入領域、２２…半導体レーザ装置。
【図１】
2007258579.tif 000003
【図２】
2007258579.tif 000004
【図３】
2007258579.tif 000005